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采用具有高强韧性的X100高钢级管线钢能有效地提高管线输送压力、减小管径和壁厚,在保证安全的前提下能显著降低输送成本。因此开发X100高钢级管线钢具有重要的意义。在此背景下,本文通过热模拟试验、实验室热轧实验、力学性能检测及显微组织分析技术,对X100高钢级管线钢的控轧控冷工艺、组织演变和力学性能进行了系统的研究,为工业生产提供实验数据和控制思路。论文的主要工作如下：(1)通过热模拟实验,研究了加热制度对X100管线钢奥氏体晶粒长大行为的影响。结果表明：随加热温度升高、保温时间增长,原始奥氏体晶粒尺寸增大,尺寸分布更加均匀。当加热温度达到1200℃C时,实验钢中的第二相粒子发生大量固溶。综合考虑晶粒尺寸、晶粒均匀度以及第二相粒子固溶程度,在实验室条件下,1200℃C保温3min能得到较理想的原始奥氏体组织。(2)通过热模拟实验,研究了实验钢在连续冷却过程中的相变行为。根据热膨胀法和显微组织观察结果,绘制了实验钢的静态和动态CCT曲线。结果表明：随着冷却速度的升高,组织中先后出现了准多边形铁素体(QF)、针状铁素体(AF)、粒状贝氏体(GB)、板条贝氏体(LB)和马氏体(M)。变形使相变开始温度升高,并且扩大了相变温度区间,促进了QF、AF和GB相变,使得C曲线左移。(3)通过热模拟实验和显微组织分析,研究了变形温度、变形量、冷却速度和终冷温度对X100管线钢组织的影响。结果表明：变形温度降低、冷却速度增大、终冷温度降低都会使组织中板条贝氏体增多,粒状贝氏体减少,组织更加细密；变形量对实验钢组织影响不大；变形温度降低、变形量增加、冷却速度增大、终冷温度降低都会使基体中的M/A岛尺寸减小,分布更加弥散。(4)通过实验室热轧试验,研究了冷却速度和终冷温度对实验钢组织与力学性能的影响,并分析了X100管线钢的强韧化机理,结果表明：将终轧温度控制在810～820℃范围内,冷却速度控制在25～350C/s范围内,终冷温度控制在520～570℃范围内,能获得满足X100管线钢力学性能目标的钢板,组织为针状铁素体+粒状贝氏体+板条贝氏体。X100管线钢的强化机制主要有细晶强化、位错强化、析出强化以及细小M/A岛弥散强化。细小粒状M/A岛对材料韧性有利,长条薄膜状M/A岛对材料韧性不利。